结构设计原理答案

一、钢筋和混凝土之所以能有效结合共同工作的原因是什么？

答：1. 混凝土硬化后，钢筋和商品混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体，从而保证在荷载作用下，钢筋和商品混凝土能变形协调，共同工作，不易失稳。

2.钢筋与混凝土两者有相近的膨胀系数，两者之间不会发生相对的温度变形而使粘结力遭到破坏。

3.在钢筋的外部，应按照构造要求设置一定厚度的商品混凝土保护层，钢筋包裹在混凝土之中，受到混凝土的固定和保护作用，钢筋不容易生锈，发生火灾时，不致使钢筋软化导致结构的整体倒塌。

4、钢筋端部有足够的锚固长度。

二、影响粘结强度的因素有哪些？

答：1，混凝土强度；粘结强度随混凝土的强度等级的提高而提高。

2，钢筋的表面状况；如变形钢筋的粘结强度远大于光面钢筋。

3，保护层厚度和钢筋之间的净距。因此，构造规定，混凝土中的钢筋必需有一个最小的净距。

4，混凝土浇筑时钢筋的位置；对于梁高超过一定高度时，施工规范要求分层浇筑及采用二次振捣。

三、什么叫混凝土的徐变？影响混凝土徐变的因素有哪些？

答：答：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象称为混凝土的徐变。

主要影响因素：

（1）混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小；（2）加荷时混凝土的龄期；（3）混凝土的组成成分和配合比；（4）养护及使用条件下的温度与湿度

四、什么是钢筋和混凝土之间粘结应力和粘结强度？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措施？

答：（1）粘结应力：变形差（相对滑移）沿钢筋与混凝土接触面上产生的剪应力；

（2）粘结强度：实际工程中，通常以拔出试验中粘结失效（钢筋被拔出，或者混凝土被劈裂）时的最大平均粘结应力作为钢筋和混凝土的粘结强度；

（3）主要措施：①光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度均随混凝土等级的提高而提高，所以可以通过提高混凝土强度等级来增加粘结力；②水平位置钢筋比竖位钢筋的粘结强度低，所以可通过调整钢筋布置来增强粘结力；③多根钢筋并排时，可调整钢筋之间的净距来增强粘结力；④增大混凝土保护层厚度⑤采用带肋钢筋。五、结构的可靠性与可靠度是什么？

五、结构的可靠性与可靠度是什么？

答：结构可靠性是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。包括安全性、适用性和耐久性。

结构的可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

六、什么是极限状态？我国《公路桥规》规定了哪两类结构的极限状态？

答：①极限状态

当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态成为该功能的极限状态。

②承载能力极限状态和正常使用极限状态。

七、我国《公路桥规》规定了结构设计有哪三种状况？

答：持久状况、短暂状况和偶然状况。

八、什么叫材料强度的标准值和设计值？

答：①材料强度标准值：是由标准试件按标准试验方法经数理统计以概率分布的0.05分位值确定强度值，即取值原则是在符合规定质量的材料强度实测值的总体中，材料的强度的标准值应具有不小于95%的保证率。

②材料强度设计值：是材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值。

九、什么是梁的结构？

答：梁是组成各种结构的基本构件之一，本身又是工程中应用最广的受弯结构，如梁桥与建筑的梁柱体系。

十、例3-1、例3-2、例3-5、例20-5、例21-2的解题步骤是什么？

答，见书本。

十一、试比较图3-4和图3-5，说明钢筋混凝土板与钢筋混凝土梁钢筋布置的特点？

答：见书本

板：（1）受力钢筋

单跨板跨中产生正弯矩，受力钢筋应布置在板的下部；

悬臂板在支座处产生负弯矩，受力钢筋应布置在板的上部。

（2）分布钢筋

分布钢筋的作用是：将板面上的集中荷载更均匀地传递给受力钢筋；在施工过程中固定受力钢筋的位置；抵抗因商品混凝土收缩及温度变化在垂直受力钢筋方向产生的拉力。

梁中一般配制下面几种钢筋：纵向受力钢筋、箍筋、弯起钢筋、架立钢筋、纵向构造钢筋。

十二、钢筋混凝土适筋梁正截面受力全过程可划分为几个阶段？各阶段受力主要特点是什么？

答：适筋梁正截面受弯全过程可划分为三个阶段—混凝土开裂前的未裂阶段、混凝土开裂后至钢筋屈服前的裂缝阶段和钢筋开始屈服前至截面破坏的破坏阶段。

第Ⅰ阶段的特点是：1）混凝土没有开裂；2）受压区混凝土的应力图形是直线，受拉区混凝土的应力图形在第Ⅰ阶段前期是直线，后期是曲线；3）弯矩与截面曲率基本上是直线关系。第Ⅱ阶段的特点是：1）在裂缝截面处，受拉区大部分混凝土推出工作，拉力主要由纵向受拉钢筋承担，但钢筋没有屈服；2）受压区混凝土已有塑性变形，但不充分，压应力图形为只有上升段的曲线；3）弯矩与截面曲率是曲线关系，截面曲率与挠度的增长加快了。

第Ⅲ阶段的特点是：1）纵向受拉钢筋屈服，拉力保持为常值；裂缝截面处，受拉区大部分混凝土已退出工作，混凝土被压碎，截面破坏；

十三、什么叫钢筋混凝土少筋梁、适筋梁和超筋梁？各自有什么样的破坏形态？为什么把少筋梁和超筋梁都成为脆性破坏？

答：少筋梁是指受力钢筋的配筋率少于最少配筋率；

适筋梁是指受力刚进的配筋率在最少配筋率与最大配筋率之间；

超筋梁是指受力钢筋的配筋率大于于最大配筋率。

少筋梁的破坏形态：混凝土没有开裂，钢筋断裂，破坏没有明显的征兆，破坏时间比较短； 适筋梁的破坏形态：混凝土开裂有一定的征兆，混凝土构件断裂时，钢筋也到达了极限，开裂时间有一个明显的过程；

超筋梁的破坏形态：混凝土完全开裂了，钢筋的作用还没有完全使用，构件就破坏了，破坏没有明显的征兆，破坏时间比较短。

之所以把少筋梁和超筋梁称为脆性破坏，是因为构件的破坏时间比较短，没有明显的征兆。

十四、在什么情况下可采用钢筋混凝土双筋截面梁？为什么双筋截面梁一定要采用封闭式箍筋？截面受压区的钢筋设计强度是如何确定的？

答：单筋截面适筋梁最大承载力为20(10.5)u cd b b M f bh ξξ=-因此，当截面承受的弯矩组合值d M 较大，而梁截面尺寸受到使用条件限制或混凝土强度又不宜提高的情况下，又出现ξ>ξξ而承载能力不足时，则应改用双筋截面。

若钢筋刚度不足或箍筋间距过大，受压钢筋会过早向外侧向凸出，反而会引起受压钢筋的混凝土保护层开裂，使受压区混凝土过早破坏，因此双筋截面梁一定要采用封闭式箍筋。

《公路桥规》取受压钢筋应变/0.002s ε=，这时对R235及钢筋取420Mpa ，对HRB335,HRB400

等钢筋为400Mpa 。

十五、钢筋混凝土双筋截面梁正截面承载力计算公式的适用条件是什么？试说明原因。 答：双筋矩形截面受弯构件正截面承载力的两个基本公式：

,,1c y s y s

f bx f A f A α+= ,,,100()()2u c y s s x M M f bx h f A h a α=-+-

适用条件：（1） 1b ρρ≤是为了保证受拉钢筋屈服，不发生超筋梁脆性破坏，且保

证受压钢筋在构件破坏以前达到屈服强度；（2）为了使受压钢筋能达到抗压强度设计值，应满足,2s x a ≥， 其含义为受压钢筋位置不低于受压应力矩形图形的重心。当不满足条件时，则表明受压钢筋的位置离中和轴太近，受压钢筋的应变太小，以致其应力达不到抗压强度设计值。